这个话题其实很大,我翻贴查了一下最初争论的起因,好像本来是有关政治问题,但既然扯到了基因上,那也不妨自由地做一番联想。老风虽不是基因专家,相信也还是有发言权的。生物物理现在是热门,也没准俺以后去研究这方面的事,这方面老薛是俺的榜样。
我们都相信身高,肤色,脸型等是人的性状,应当由遗传基因来决定(虽然现在还不知道具体是DNA上哪一段密码),那么勇敢与否是由遗传决定的吗?很难说,老风认为多半不是,而且是也不会是一种简单密码决定。主要是因为勇敢不是一个能定量衡量的性状(如果它是性状的话)。它的构成需要许多基本条件,而环境无疑起着比遗传大得多的作用。
这里先举一个例子,虽然不能考证原始出处,但我相信它的真实性。说是在抗日战争时,一群日本鬼子,也就十来人吧,大约因为某士兵失踪之类的事冲进了一个村,全村一千来口被集中起来,押到后山上被迫挖坑,全部活埋,只有一人因土埋的浅活了下来。
我听说这个故事的时候,一方面对鬼子暴行怒不可遏,一方面却又无比悲哀。一千多人啊?如果反抗起来,鬼子就算一枪能杀一个,也会把子弹耗光吧,却选择自己埋葬自己。横竖是死,为什么不反抗一下?为什么不让自己死得有些声响?为什么不让自己的鲜血喷洒得壮烈些?
我们这个民族,血管中涌动的勇气的确不是太多,诚如呆王之言,这和统治者的残酷镇压有关,如元代的滥杀,明代的东厂,清初的屠城和文字狱等。但这些造成的后果并不是简单的性状选择保留,而是一种怯懦的文化和风气的形成。同样的行径包括统治者由于统治需要向老百姓灌输的精神愚民。
道理很简单,基因的整体改变是个漫长的过程,需要几代,几十代,甚至几百代才能完成,如狼向狗的驯化。而且一旦形成,很难返祖。而一个民族的风气改变,只需一代人就行了。这样的例子比比皆是。当然,时间越长,文化的感染力就越大,风气就越难改变。
一个民族的性情其实和他们的劳作方式有关。最初大家都是原始人,因为周围环境不同走上了不同道路。选择定居耕作的民族,其性情会逐渐平和,会逐渐积累产生文化,而游牧部落则会在长期内保持野性,也就是我们常说的勇猛。
反过来,环境也可能促使定居民族变得强悍勇猛。古罗马人是自耕农经济模式,他们的勇猛是尚武的结果,因为不这样就会被周围城邦吞并。相信基因上他们不会比周围部族人优出许多,然而他们的尚武决定了他们无比的战斗力。而这些罗马人的后代,相信其基因不会比其祖先变化多少,当进入罗马帝国辉煌期时,已经变得贪图享乐,丧失公民理想,终于灭在了北方日尔曼游牧民手下。
同样的,古典期玛雅人性情温和,文化中极见和平主旨,可是到了后期文明中心迁移,屡屡受到北方凶悍嗜血的陶泰克部落侵袭,逐渐也变得嗜血,出现人祭等落后习俗。这难道是基因的改变吗?
不是,是环境使然也。
以上是从人文和历史方面谈谈勇气的形成机制,以后要从(分子)生物学角度谈谈基因控制勇敢性状的可能性。
(待续)
(2)--纪念DNA双螺旋模型提出五十周年
其实老风写这些的主要目的不是为了和谁争辩。今年是沃森(James D.Watsan)和克里克(Francis Crick)提出DNA双螺旋模型五十周年。1953年4月25日在“自然”(Nature)杂志上由两人合作发表的这篇短短的论文具有划时代的意义,在人类认知史可以与相对论和量子论媲美,因为它从此打开了人类认识自身和生命本质的窗户。正是因为它的重大意义,2003年4月25日被定为国际DNA日。而沃森和克里克这两个初出茅庐的小伙子的互补性成功合作更是被科学界津津乐道。
毫无疑问,遗传学和更进一步的基因科学是一门伟大的学问,而上个世纪末轰轰烈烈的人类基因图谱绘制更是一项前无古人的伟业。可是,基因能决定一切吗?或者,生命的一切性状都是由基因直接决定的吗?
没那么简单。
克里克后来曾提出遗传中心法则:遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程,以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。这无疑是遗传理论的黄金法则。可是在后来的发现中,出现了不少相违背的例子,如逆转录酶可以RNA为模板、催化合成DNA,这样遗传信息也可以从RNA传递给DNA。
还有些例子,如我原先说过的红鲷鱼能雌鱼变性,性别的变化不可以不当作性状的改变,可是这过程中,并没发生染色体的改变。事实上,后天的环境对个体发育是很重要的。日本人以前的身高普遍较低,可是由于制定科学计划,保证营养膳食,现在日本人的平均身高在中国人之上。而基因的意义是在于,环境再怎么变化,人也很难长成一头大象。
至于说到勇气这种很难准确定量描绘的“性状”,那就更很难用基因去解释了。我们知道一个人一生中染色体是不可能变化的(或者为了谨慎起见,最多有极微小变化),可是一个人的勇敢可不是与生俱来的,甚至也可能丧失。小时候怯懦的,长大了也可能是英雄,以前勇猛无畏,却也可能因了某事前怕狼,后怕虎。喝了点酒,头脑一发热敢跟老虎拚,亲人遇难懦夫也会有壮举。秦舞阳十二岁敢杀恶人,进了秦宫却噤若寒蝉。。。。。。等等,等等,都说明勇敢与磨练培养和具体环境有关。如果基因真地在起作用,也最多是某些人的生理结构容易被激发出壮举,并不是勇敢的充分条件。而且,勇敢与否并不和体格性状联系,长的威猛的未必勇敢,书生模样中如袁承志,谭嗣同皆为罕见的勇者,刘胡兰,赵一曼,江姐,张志新等弱女子的勇气,又何曾不让须眉惭愧呢???在这些人完成的壮举中,坚强的信念起着决定性的作用。
基因的破译是极为复杂的工程,因了性状确立的复杂性。即使身高这样一个明显的性状,也很难肯定是由单纯一段密码决定。碱基配对是靠氢键完成,氢键的作用是比较弱的一种作用,所以DNA的双链之间的耦合不是十分强烈,这也正有利于分解配对。另外,还要记住集团间的长程库仑作用,这种机制可能导致某种性状可能由距离较远的碱基序决定。更复杂的是,统一碱基序可能参与不同性状的编码。
未来的基因工程中,对某一具体密码的篡改,可能带来不可预料的后果。所以基因工程一定要慎之有慎,人类已经在充当上帝,这既伟大,也很危险。
科学家,特别是一些伟大的科学家,当发展出某种新颖成功的理论后,就时常有将现有理论推广到整个世界范围的冲动,如维纳,普利高津等。这样的动机是好的,但幼稚了点,忽视了客观规律的适用性,忽视了世界和认知的复杂性。基因决定论就是这样的一种理论,其实是一种机械决定论。
至于说到成功与基因的联系,那就更荒诞了。老爱四岁还不会说话,可谓不聪,等搞成功了,大家却都说他是天才;老爱的两个儿子,一个得了精神病,一个也就混了个普通教授,还不是物理方面;居里夫妇的大女儿倒是也得了诺贝尔奖,可是你看看人家的成长环境,才几岁居里夫人就组织大学里最优秀的教授给他们的子女进行教育,实验室开放。那样的年纪老风在干什么?玩泥巴,打弹子吧!而他们的二女儿就没在科学上有什么建树。
老风相信像数学方面需要些天才,如印度的纳玛努贾(Ramanujan)和法国的迦罗华等等,因为肯定存在一些具体的脑组织结构适合快速运算和抽象思维,但是如果不努力,不学习,他们一样是白痴。纳玛努贾的刻苦勤奋不是一般人能做到的,只比陈景润不差。
不要把个人事业的不成功归结到基因上,那只是懒人的借口。对老爱的大脑做的研究表明他的大脑并没显现出与他人的明显不同。人的大脑,如今只开发了很小的一部分,而且勤能补拙,这绝对是颠扑不破的真理。一份耕耘,一份收获,坐吃山空,即使有父母的良好基因,殷实家底,不努力又怎能维护?富不过三代,这个世界还算公平,虽然不是那么公平。
基因论的潜在危害是由此衍发的人种论,超人论,导致某种人对另一种人的先天支配和特权,这是极其危险的。他是超人,他就可以多妻,可以多生,可以让你为他无条件服务。这种不公对社会的危害,远远超过了人种改良的益处。
勤奋,勤奋,再勤奋,发挥自己的潜质到淋漓尽致,谁也不比谁真差,老风当与大家共勉!
(当然,这样天天喝茶胡混是不行的,汗颜,聊做精神安慰吧,毕竟人不是机器)
附:
脱氧核糖核酸结构的遗传学意义
沃森和克里克
活细胞中脱氧核糖核酸(DNA)的重要性是无可争议的。在一切分裂着的细胞中,DNA如果不是全部,至少也是大部分存在于细胞核内。DNA是染色体的主要组成成分。很多证据部说明它是染色体一部分(如果不是全部)遗传性状的携带者,也可以说它本身就是基因。但是,至今尚无证据能够说明遗传物质究竟是怎样进行精确自我复制的。
最近,我们提出了一个脱氧核糖核酸盐的结构模型。这个模型如果正确的话,就直接地解释了遗传物质自我复制的机制。与我们的前文同时发表的伦敦金氏学院学者们的X射线资料,定性地支持我们的结构模型而与以前提出的所有结构模型都是矛盾的。虽然这一结构模型尚需更多的X 射线资料加以证实,我们充满信心地认为,现在就讨论它的遗传学意义是正确的。为此,我们假定脱氧核搪核酸盐的纤维并非由于制备方法而产生的矫作物。威尔金斯及其同事们曾经指出,由分离出的DNA纤维和某些完整的生物材料,如精子头部和噬菌体颗粒等,同样可以得到类似的X射线图谱。
脱氧核糖核酸的化学结构现在已经完全确立了。如图1所示,它是一个很长的分子,以有规律地交替出现的糖和磷酸构成其骨架。每一个糖联结一个含氮碱基,而碱基又有四种不同的类型(我们认为5-甲基胞嘧啶与胞嘧啶等同,因为两者在DNA结构中皆能很好地参与碱基配对)。两种可能出现的碱基——腺嘌呤和鸟嘌呤为嘌呤;另外两种——胸腺嘧啶和胞嘧啶为嘧啶。迄今所知,多核苷酸链中碱基顺序是无规律的。由磷酸、糖和碱基构成的单体称核苷酸。
我们这个具有生物学意义的结构模型的第一个特点,在于它不是由一条而是由两条(多核苷酸)链所构成。这两条链皆绕一个共同的纤维轴旋转,如图2所示。一般认为DNA汉有一种化学结构形式,因此螺旋结构中只应有一条链。但是,X射线所得密度图强有力地证明螺旋结构中有两条链。
另一个有生物学重要意义的特点是这两条链维系在一起的方式。这种方式表现为碱基间形成的氢键,如图3所示。碱基以配对方式联结在一起,即一条链上一个碱基与另一条链上上个碱基通过氢键联结在一起。关键问题在于螺旋结构中仅能形成某些专一的碱基对,为了维系两条链,碱基对中一个碱基是嘌呤,另一个则必定是嘧啶。否则,如果一个碱基对包含两个嘌呤,两条链之间则容纳不下。
我们相信,碱基几乎完全以常见的互变异构形式存在。果真如此的话,形成氢键的条件则是非常严格的。仅能形成的碱基对为:
腺嘌呤与胸腺嘧啶
鸟嘌呤与胞嘧啶
碱基间形成氢键的方式如图4和图5所示。碱基对能以两种方式形成。例如,两条链上都可能出现腺嘌呤。一条链上出现腺嘌呤,则另一条链上和它配对的碱基必是胸腺嘧啶。反之亦然。
最近的分析结果指出,在测定过的各种来源的DNA样品中,腺嘌呤的数量接近胸腺嘧啶的数量,鸟嘌呤的数量接近胞嘧啶数量。但是,腺嘌呤与鸟嘌呤的比值则因来源不同而不同。这些分析结果强有力地支持碱基配对法则。事实上,多核苷酸链的碱基顺序如果是无规律的话,除了求助于我们的配对法则外,要解释这些分析结果是很困难的。
我们的结构模型中磷酸和糖的骨架是完全规则的。而在这种结构中任意碱基对顺序都是合适的。这一模型说明,在一个很长的分子中可以有很多交换不同的碱基排列顺序。因此,这似乎表明严谨的碱基顺序就是携带遗传信息的密码。如果已知两条链中一条链的碱基顺序,根据专一碱基对法则,可以准确无误地写出另一条链的碱基顺序。可见,一条链与另一条链是互补的。正是这一特点表明了脱氧核糖核酸分子是如何自我复制的。
以前讨论目我复制通常要涉及样板或模板这个概念。曾经提出过直接自我复制的样板论,也有过由样板产生“副本“,“副本“反过来作样板再产生初始的“正本“的说法。但是,这两种观点都没有具体解释这一过程是如何在原子和分子水平上进行的。
现在,我们的脱氧核搪核酸模型实际上是一对样板。这两条祥板是彼此互补的。我们假定,在复制之前氢键断裂,两条链解开并彼此分离。然后,每条链都可以作为样板,在其上形成一条新的互补链。这样,我们最后得到了两对链,而此前我们汉有一对链。而且,在复制过程中,也是严格符合碱基对顺序的。
仔细琢磨一下我们的模型表明,如果一条链(或它的有关部分)呈螺旋结构,复制就很容易进行。我们设想,细胞在其生活阶段中合有大量游离核苷酸(严格他讲应是多核苷酸的前体)可以被细胞利用。游离核苷酸的碱基常常通过氢键与链上一个碱基配对。我们现在假定,如果新合成的链可以形成我们设想的这种结构,则生成新链的单体聚合化反应才有可能进行。这种观点表面上似乎是讲得通的。除非这些核苷酸是形成我们的结构所必需的,否则,由于位阻效应,它们就不能在初始的链上“结晶”并彼此接近最终联成一条新链。这种聚合化反应是否需,要一个专一的酶,或者已有的单股螺旋是否可以有效地起到酶的作用。这些都是尚侍进一步研究的问题。
因为我们的模型中两条链是相互缠绕在一起的,要分开它们必须解除这种缠绕。两条链每34埃缠绕一周,因此,一个分子量为一百万的DNA约有150周螺旋。不管染色体具有怎样精细的结构,仍然需要有相当数量的非螺旋部分存在。显微镜观察的结果明确指出,在染色体有丝分裂中出现很多缠绕部分和非缠绕部分。尽管这是宏观现象,大概也反映了分子水平上的类似情况。要并井有条地弄明白这些过程是怎样发生的,虽然现在还有困难,我们觉得上述的看法还是值得考虑的。
在前文中,我们提出的结构模型仍然有值得商榷之处。两条多核苷酸链之间可以摆一条多肽链围绕同一螺旋轴旋转。邻位磷原子之间的距离为7.1埃,与完全伸展的多肽链一个周期的距离非常接近,这或许有某种意义。我们认为,在精子头部或核蛋白体矫作物之中,多肽链大概占据着这个位置。关于DNA已发表的X射线图中,出现比较微弱的次级谱线(second layer-1ine)与这种观点粗略地相符合。蛋白质在这里的功能可能是控制DNA链是否缠绕,有助于将一条多肽链维持在螺旋构型之中,或者表现其他非专一性的作用。
我们的模型也为其他一些现象提供了可能的解释。例如,自发变异可能是由于一种碱基偶尔以它不常有的互变异构体形式出现而产生的。另外,在减数分裂中,同源染色体的配对可能也依赖于专一的碱基配对。我们将另外详细讨论这些问题。
现在,我们提出的脱氧核糖核酸复制的一般概念,应该看作是一种推测。即使这种观点是正确的,要详细描述遗传复制机制尚需很多新的发现。多核苷酸的前体是什么?什么力量促使两条链解开?蛋白质的确切作用是什么?染色体究竟是一对长的脱氧核糖核酸链,或者它包含一束由蛋白质联结在一起的核酸链?
尽管这些都是不能肯定的问题,我们觉得我们提出的脱氧核搪核酸结构可能有助于解决一个基本的生物学问题——遗传复制中样板的分子基础。我们提出的假说是,祥板是由一条脱氧核糖核酸链的碱基组成的图案,而基因包含着这种样板的互补碱基对。
作者之一(沃森)由美国小儿麻痹症国家基金会奖学金资助。
剑桥卡文迪什实验室,医学研究委员会生物分子结构研究单位
参考文献
[1] Watson,J.D,,and Crick,F.H,C.,Nature,171,737(1953).
[2]Wilkins,M,H.F.,Stokes,A,R.,and Wilson,H.R.,Nature,171,738(1953), Franklin,R.E.,and Gosling,R,G.,Nature,171,740(1953).
[3](a) Astbury,W.T,Symp.Soc.EXp.BiCl.,No.1,66(1947).
(b) Furberg,S.,Acta.Chem.Scand.,6,634(1952).
(c)Pauling,L.,and Corey,R.B.,Nature,171,346(1953). Proc.Nat.Acad. Sci.U,S.,39,84 (1953).
(d)Fraser,R.D.B,,(in prcparation).
[4]Wilkins,M.H,F.,and Randal1,J.T.,Biochim. Biophys.Acta,10,192(1953).
[5]Chargaff,E.,for references see Zamenhof,S.,Brawerman,G., and Chargaff,E., Biochim, Biophys.Acta,9,402(1952).Wyatt,G.R.,J.Gen.Physio1,,36,201(1952).
说说两点粗略的看法
1).中国语言中将将性格(例如勇敢)常与血与骨相连,例如"血气方刚","血性子的人",冷血动物". "硬骨头","有骨气"等. 好象有些道理. (就不细述其道理了).所以和DNA可能还是有些关系的.但受文化与社会,甚至场合的因素影响.
2).游牧民族在大约中世纪时在世界范围内统治世界,我觉得主要原因是因为当时他们掌握的马术.当时的游牧民族在马上与其他人的步兵征战,等于一马+一兵对付一兵,显然有很大的优势(另外当时步兵的盔甲很重,马上灵活得多). 后来轮船发明了,掌握造船术的西班牙与扑头牙人统治了世界,等等...说明在某时代掌握最先进的技术与武器的重要性.